도 로 설 계 요 령

(1)

2020

도 로 설 계 요 령

AN01145-000145-12 발 간 등 록 번 호

제3권 교량

(2)

(3)

교 량

제8편 교량

제8-1편 교량 계획 제8-2편 교량 상부 구조물 제8-3편 교량 하부 구조물 제8-4편 내진 설계 제8-5편 교량 부대시설물 제8-6편 교량의 확폭 제8-7편 옹벽

제8-8편 가설 구조물

제 3 ^권

(4)

(5)

제 8-2 편 교량 상부 구조물

(6)

(7)

제8-2편 교량 상부 구조물

311

7.1 일반사항 7.1.1 적용 범위

이 설계요령은 케이블교량의 설계에 적용하기 위한 것이다. 이 설계요령에서 언급하지 않는 사항은 도 로교설계기준(한계상태설계법)-일반교량편과 케이블교량편 또는 발주자가 지정한 관련 문헌을 따라야 한다. 널리 알려진 이론이나 시험에 의해 기술적으로 증명된 사항에 대해서는 이 설계요령의 적용을 대체할 수 있다. 이 설계요령의 규정은 교량의 성능에 대한 신뢰도를 확보하기 위해 필요한 최소한의 요구 조건을 제시한다.

∙ 이 설계요령은 케이블교량 설계를 위한 것으로 이 설계요령에 규정되지 않은 조항에 대 해서는 도로교설계기준(한계상태설계법)-일반교량편 등 관련 설계기준을 따라야 한다.

∙ 이 설계요령에서 지칭하는 케이블교량은 사장교나 현수교, 또는 사장-현수교 등을 의미하 며 엑스트라도즈드교나 아치교와 같이 케이블의 역할이 주거더의 역할에 비해 상대적으 로 크지 않은 교량은 원칙적으로 이 설계기준의 적용 대상으로 고려하지 않았다.

∙ 도로교설계기준(2010)은 도로상에 건설하는 지간 200 m 이하의 교량에 적용하는 것을 원칙으로 하고, 조건에 따라 지간 200 m 이상의 교량에도 적용할 수 있도록 규정하고 있다. 그러나 도로교설계기준(한계상태설계법)-일반교량편에서는 이러한 제한을 두지 않 았다. 이 설계기준은 도로교설계기준(한계상태설계법)-일반교량편에서 충분히 다루고 있 지 못한 케이블교량의 설계를 위한 것으로서 원칙적으로 지간 200 m 이상의 케이블교량 에 적용하는 것을 원칙으로 한다. 그러나 지간 200 m 이하의 케이블교량이라도 케이블부 재가 주 부재로서 케이블교량 고유의 특성을 발현하는 교량에 대해서는 이 설계기준을 적용할 수 있다. 케이블교량 고유의 특성은 예를 들면 다음과 같다.

1) 내풍설계에서 동적 풍하중 효과나 동적 불안정 현상이 중요한 교량 2) 정하중의 효과가 활하중에 비해 상대적으로 큰 교량

7. 케이블교

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제2권 교량

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3) 가설 시 고정하중이 엄격하게 관리되는 교량

4) 200년 설계수명에 대한 내피로성능을 감안하여 이 설계기준에 제시된 것과 같은 바닥 판 상세를 필요로 하는 교량

• 이 설계기준의 규정은 설계의 목적에만 적용되기 위한 것으로서 원칙적으로 가설관리 등 다른 목적에는 사용하지 않는다. 예를 들어 2.22.1과 2.22.2에 정의한 제작 및 가설오차 규정은 설계 시 검토되어야 할 각종 오차를 포괄하여 검토 기준을 제시하였으나 이 값들 이 가설관리 등의 기준값으로 활용하는 것의 타당성 여부는 이 설계기준의 범위를 벗어나 는 사항이다.

• 케이블교량의 설계이론은 지속적으로 발전하고 있으므로 합리적 근거를 바탕으로 설계자 의 창의적 설계가 가능하도록 이 설계기준의 규정 적용에 융통성을 부여하였다.

• 케이블교량은 현장 상황, 구조형식 등에 따라 매우 다양한 기준 및 요건이 요구되므로 필요 시 각 사업별로 별도의 특별설계기준을 작성하여 따를 수 있다.

• 이 설계기준에서 제시한 하중계수와 저항계수는 케이블교량의 설계 및 시공에 관한 국내 및 국외의 경험을 기반으로 국내 계측자료의 통계분석과 확률기반 신뢰도이론 적용을 통 해 결정되었다.

7.1.2 설계원칙

(1) 유효숫자설계계산은 최종단계에서 유효숫자를 3자리 이상 얻도록 하는 것을 원칙으로 한다.

(2) 케이블부재를 포함하는 축력 부재는 부재의 휨에 의한 2차응력이 가능한 한 작게 발생되도록 설계해야 한다.

(3) 해석에 사용하는 구조 모델은 실구조물을 표현할 수 있어야 하며 해석 목적에 부합되어야 한다.

해석 결과의 신뢰도를 유지할 수 있는 범위 내에서 가능한 한 단순화하는 것이 바람직하다.

(1) 케이블교량과 같은 고차 부정정 구조물을 취급할 경우에는 초기 단계에서 비교적 많은 자릿 수의 유효숫자를 사용하지 않으면 최종 단계에서 이를 3자리까지 확보할 수 없다는 것에 유 의해야 한다.

7.1.3 케이블교량의 설계수명

(1) 이 설계기준에서 케이블교량의 기본 설계수명은 100년 혹은 200년으로 설정한다. 설계수명은 교 량의 공학적, 사회적, 경제적 역할을 고려하여 발주자가 결정한다.

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313

(1) 현재 국제적으로 적용되고 있는 대부분의 설계기준에서는 교량의 설계수명을 75 ~ 100년으 로 설정하고 있다. 케이블 교량의 경우 기본적으로 초기 공사비가 높아서 설계수명을 길게 하는 것이 유리하므로 일반 교량보다는 크게 설정하였다. 발주자는 교량의 총 소요비용과 B/C ratio를 고려하여 적절한 설계수명을 제시해야 하며 발주자가 특별히 지정하지 않는 한 설계수명을 100년을 기본으로 한다. 참조로 Eurocode EN 1990에서는 구조물에 대한 설계수명을 아래와 같이 정의하고 있다.

<표 7.1> 구조물에 대한 설계수명(Eurocode EN 1990)

등급 설계수명(년) 건물 및 토목공학 시설물 예

1 10 임시구조물

2 10 ~ 25 교체 가능한 구조 부속물(예 : 받침거더, 베어링 등) 3 15 ~ 30 농업용 구조물 및 유사 구조물

4 50 건물이나 기타 일반 구조물(예 : 병원, 학교) 5 100 기념비적인 건물, 교량, 기타 토목구조물(예 : 교회)

7.1.4 케이블교량의 중요도 및 대표신뢰도지수

(1) 케이블교량은 기본적으로 표 1.4.1에 정의된 1등급의 중요도등급을 가지며, 해당하는 대표신뢰도 지수와 목표파괴확률에 근거하여 설계한다. 발주자가 특별히 지정하지 않는 경우에는 1등급의 중 요도등급을 기준으로 설계할 수 있다.

<표 7.2> 케이블교량의 중요도 및 주부재의 대표신뢰도지수

중요도등급 중요도 교량 구분 대표신뢰도지수 목표파괴확률

1등급 중요 일반 케이블교량 3.7 1.00×10^-4

특등급 매우 중요 주요 케이블교량 4.0 3.16×10^-5

(1) 구조물의 신뢰도(reliability)란 주어진 조건(하중, 저항의 불확실성)하에서 주어진 기간(설계 수명) 동안 구조물이 의도하고 있는 기능을 수행할 확률로 정의된다. 신뢰도지수(β, reliability index)란 파괴확률을 계산하기 어렵기 때문에 신뢰도를 나타내는 지수(index)를 도입하여 나타낸 값을 의미한다. 또한 대표신뢰도지수란 해당 교량의 목표신뢰도지수를 대 표하는 값으로 케이블부재를 제외한 주 부재에 대해 중력방향의 하중조합인 2.4.2.1의 극한 한계상태 하중조합 I을 기준으로 설정된 목표신뢰도지수를 의미한다. 참고로 AASHTO LRFD 설계기준의 대표신뢰도지수는 3.5로 설정되어 있다.

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제2권 교량

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7.1.5 한계상태

(1) 별도로 규정이 없는 한, 케이블교량의 각 구성요소와 연결은 각 한계상태에 대하여 식 1.4.1을 만 족해야 한다. 모든 한계상태는 동일한 중요도를 갖는 것으로 고려한다.

  ∑ _≤ __ (1.4.1)

(2) 사용한계상태는 정상적인 사용조건 하에서 응력, 변형 및 균열폭을 제한하는 것으로 규정한다.

(3) 피로한계상태는 설계수명 동안 받을 것으로 예상되는 응력범위 반복횟수에 대해 피로설계트럭하 중 1대에 의한 응력범위를 제한하는 것으로 규정한다. 파단한계상태는 “도설케 4.6.2”의 재료 인 성요구사항으로 규정한다.

(4) 극한한계상태는 교량의 설계수명 이내에 발생할 것으로 기대되는, 통계적으로 중요하다고 규정한 하중조합에 대하여 국부적/전체적 강도와 안정성을 확보하는 것으로 규정한다.

(5) 극단상황한계상태는 강진 발생 시나 케이블 파단 시, 그리고 홍수 또는 세굴된 상황에서 선박, 차 량 또는 유빙에 의한 충돌 시 등의 상황에서 교량의 붕괴를 방지하는 것으로 규정한다.

(4) 극한한계상태에서는 광범위한 긴장상태와 구조적인 손상이 발생할 수 있지만, 전반적인 구조 적 건전성은 유지되도록 한다.

(5) 극단상황한계상태는 교량의 설계수명보다 상당히 큰 반복주기를 갖고 한 번 정도 발생하는 것으로 고려한다.

7.1.6 케이블교량의 목표신뢰도지수

(1) 이 설계요령에서는 1등급의 중요도등급을 가지는 케이블교량에 대하여, 케이블부재를 제외한 주 부재에 대한 목표신뢰도지수를 중력방향 하중조합인 2.4.2.1의 극한한계상태 하중조합 Ⅰ에 대해 3.7로 정의한다. 그러나 발주자가 특별히 지정한 특등급의 중요도를 가지는 케이블교량에 대해서 는 목표신뢰도지수를 4.0으로 정의한다. 극한한계상태 각각의 하중조합에서의 중요도에 따른 목 표신뢰도지수는 표 1.4.2에 정의되어 있다.

<표 7.3> 영구부재에 대한 한계상태별 목표신뢰도지수(주부재)

중요도등급 한계상태(하중조합) 목표신뢰도지수 목표파괴확률

1등급 (중요)

극한한계상태 하중조합 I, II, IV, V, Ⅶ 3.7 1.00×10^-4 극한한계상태 하중조합 Ⅲ, Ⅵ 3.1 1.00×10^-3 특등급

(매우 중요)

극한한계상태 하중조합 I, II, IV, V, Ⅶ 4.0 3.16×10^-5 극한한계상태 하중조합 III, VI 3.4 3.16×10^-4

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315 (2) 케이블교량의 설계수명 기간 중에 보수, 보강 혹은 교체가 가능한 부재에 대해서는, 설계자가 부

재의 사용수명을 사전에 설정한 후, 설계수명 이후에 보수, 보강 혹은 교체하도록 계획할 수 있다.

이러한 경우 교량에 설정된 목표신뢰도지수를 부재의 사용수명 동안에만 확보할 수 있도록 부재 의 목표신뢰도지수를 표 1.4.3 및 표 1.4.4와 같이 조정할 수 있다.

<표 7.4> 부재의 설계수명과 목표신뢰도지수 - 1등급 케이블교량

<표 7.5> 부재의 설계수명과 목표신뢰도지수 - 특등급 케이블교량 한계상태

(하중조합) 부재 종류 부재

사용수명

목표신뢰도지수 사용수명

기준

설계수명 100년 기준

극한한계상태 하중조합 I,II,IV,V,Ⅶ

주부재 부부재

영구부재 설계수명

3.7

3.7 3.7

보수가능부재 교체가능부재

20년 30년 50년

3.29 3.40 3.54

3.09 3.21 3.35

극한한계상태 하중조합

III,VI

주부재 부부재

3.1

3.1 3.1

20년 30년 50년

2.58 2.71 2.88

2.33 2.48 2.65

한계상태

사용수명

목표신뢰도지수 사용수명

기준

주부재

4.0

4.0 4.0

20년 30년 50년

3.60 3.71 3.83

3.42 3.53 3.66

부부재 보수가능부재

교체가능부재

20년 30년 50년

3.7

3.29 3.40 3.54

3.09 3.21 3.35

III, VI

주부재

3.4

3.4 3.4

20년 30년 50년

2.95 3.07 3.22

2.73 2.86 3.02

교체가능부재

20년 30년 50년

3.1

2.58 2.71 2.88

2.33 2.48 2.65

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제2권 교량

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(1) 케이블교량의 부재들은 구조적 거동상의 중요도를 고려하여 아래와 같이 주 부재와 부 부재 로 구분할 수 있다.

주 부재 : 케이블, 거더, 주탑 및 주탑새들, 주탑 기초, 앵커리지, 스프레이새들, 앵커블록 등 부재가 파괴되었을 때, 교량 전체의 안정성을 심각하게 저하시킬수 있는 부재 를 의미한다.

부 부재 : 케이블 밴드, 포장 및 도장, 신축이음장치, 각종 기계장치, 교량 받침 등 주부재 이외의 부재를 포함한다.

또한, 케이블교량의 주요 부재들은 보수, 보강 혹은 교체 가능성을 고려하여 아래 와 같이 영구부재와 보수가능부재, 교체가능부재로 구분할 수 있다.

영구부재 : 현수교 주 케이블, 주탑새들, 콘크리트 주탑 및 강 주탑, 주탑기초, 스프레이새들, 사장교의 콘크리트 거더 등

보수가능부재 : 사장교의 강 거더 등

교체가능부재 : 현수교 행어로프, 사장교 케이블, 케이블 밴드, 신축이음장치, 포장 및 도장 등

7.1.7 케이블교량의 저항수정계수

(1) 발주자가 특별히 지정한 특등급의 중요도를 가지는 케이블교량에 대해서는 각 한계상태별로 정의된

① ~ ⑤의 값을 저항수정계수 에 적용하여 상향조정된 목표신뢰도지수를 만족할 수 있도록 한다.

① 사용한계상태에 대한 저항수정계수  은 보강거더 및 주탑부재, 케이블부재 등 주요 구조부 재에 대하여 1.0으로 사용한다.

② 피로와 파단한계상태에 대한 저항수정계수 은 보강거더 및 주탑부재, 케이블부재 등 주요 구조부재에 대하여 1.0으로 사용한다.

③ 극한한계상태

󰋯대표신뢰도지수가 3.7로 설정된 1등급 케이블교량에 대해서는 저항수정계수 에 1.0을 적용한다.

󰋯발주자가 특별히 지정한 특등급의 중요도를 가지는 케이블교량의 보강거더 및 주탑부재 등 케이블부재를 제외한 주요 구조부재에 대한 저항수정계수는 아래에 제시된 값을 사용한다.

- 극한한계상태 하중조합 I, II, IV, V, Ⅶ :  =0.95 - 극한한계상태 하중조합 III, VI :  =0.90

󰋯케이블교량의 설계수명 기간 중에 보수, 보강 혹은 교체가 가능한 부재에 대해서는 설계단계 에서 설계자에 의해 보수, 보강 혹은 교체하도록 계획된 부재에 한하여 1.4.6을 통해 조정된 목표신뢰도지수에 상응하는 저항수정계수를 적용할 수 있다. 케이블부재를 제외한 여러 부재

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317 들의 사용수명에 따른 저항수정계수는 1등급 케이블교량과 특등급 케이블교량에 대하여 각 각 아래의 표 1.4.5와 표 1.4.6에 정의되어 있다.

<표 7.6> 부재의 사용수명에 따른 저항수정계수 - 1등급 케이블교량 한계상태

사용수명

저항수정계수(_) 설계수명

100년 기준

주부재 부부재

영구부재 설계수명 1.0 1.0

20년 30년 50년

1.07 1.05 1.03

III,VI

주부재 부부재

20년 30년 50년

1.15 1.11 1.06

1.23 1.18 1.13

<표 7.7> 부재의 사용수명에 따른 저항수정계수 - 특등급 케이블교량 한계상태

사용수명

저항수정계수(_{ }) 설계수명

100년 기준

주부재

20년 30년 50년

1.05 1.03 1.01

교체가능부재

20년 30년 50년

1.07 1.05 1.03

III,VI

주부재

20년 30년 50년

1.04 1.01 0.96

1.10 1.07 1.02

교체가능부재

20년 30년 50년

1.15 1.11 1.06

1.23 1.18 1.13

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제2권 교량

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(1) 이 설계기준에서 케이블교량의 하중-저항계수는 1등급 케이블교량에 대한 목표신뢰도지수 를 근거로 하여 설정되었고, 특등급 케이블교량에 대하여는 저항수정계수 을 곱하여 상향된 목표신뢰도지수를 만족할 수 있도록 하였다. 저항수정계수는 일반교량에 적용하는 저항계수 및 재료계수와 더불어 소정의 목표신뢰도수준에 맞도록 하중 및 저항에 관한 통계특성을 고 려하여 정하였다.

7.1.8 항로에 대한 다리 밑 공간

(1) 교량의 계획단계에서는 교량가설 예정지점의 관할기관과 충분히 협의하되, 통항선박의 현황 및 특성을 고려하여 항로부의 합리적인 다리밑 공간의 크기와 형상을 검토하여 적용할 수 있다. 처짐검토시에는 최대처짐발생과 설계선박의 통항이 동시에 발생할 확률이 작음을 감 안하여 온도변화의 영향과 활하중(충격 제외)에 대해서만 검토하도록 하였다.부가 설명 필요 ④ 케이블부재에 대하여 극한한계상태에 대한 저항수정계수는 아래와 같다

- 현수교 주 케이블 :  = 0.74

- 현수교 행어로프 및 사장교 케이블 : = 0.79

다만 발주자의 동의가 있을 경우 설계자는 현수교 주케이블에 대하여 6.4 ~ 7.0 사이의 값을, 현 수교 행어로프와 사장교 케이블에 대하여 5.2 ~ 6.0 사이의 값을 선택할 수 있다. 이러한 경우 표 7.8에 따라 각각의 목표신뢰도지수에 상응하도록 설정된 저항수정계수를 적용할 수 있다.

<표 7.8> 목표신뢰도지수에 따른 저항수정계수( )

현수교 주 케이블 현수교 행어로프/사장교 케이블

β = 6.4 β = 6.7 β = 7.0 β = 5.2 β = 5.6 β = 6.0

0.74 0.71 0.68 0.84 0.79 0.75

⑤ 극단상황한계상태에 대한 저항수정계수는 보강거더 및 주탑부재, 케이블부재 등 주요 구조부재 에 대하여 1.0으로 사용한다.

(1) 항로부 교량의 필요 다리 밑 공간은 온도변화와 활하중(충격 제외)에 의해 처짐이 발생하는 경우 를 감안해야 한다. 다리 밑에 점검차를 설치하는 경우에는 점검차의 주행레일이 필요한 처짐한계 를 초과해서는 안 된다.

(2) 다리 밑 공간의 기준해수면은 약최고고조면(A.H.H.W.L)으로 하며 이를 설계도면에 명시해야 한다.

(15)

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7.1.9 교량 미학

(1) 교량은 안전한 기능수행, 주변경관과 조화, 지역문화를 살리고, 아름다운 조형미를 갖춰야 한다.

(2) 교량의 미학적 설계는 교량초기계획단계부터 시작하여, 다양한 설계대안을 생성하는 방법으로 적 극 활용한다. 이는 구조형태의 본연의 아름다움을 최대한 살리고 불필요한 장식요소를 최소화함으 로써 경제적 교량설계를 유도하기 위함이다.

(3) 세부적인 디자인 계획시에는 한국도로공사의 미관설계지침을 참조한다.

7.1.10 관련 기준

이 설계요령에서 인용되었거나 언급된 설계기준 혹은 설계지침 등의 관련기준들은 발간년도가 명기되 었을 경우 해당년도에 발간된 버전의 관련 기준을 따른다. 그러나 발간년도에 대한 별도의 지정이 없 는 경우 원칙적으로 가장 최신 버전의 관련 기준을 따른다.

이 설계요령에 반영된 국내ᆞ외 설계기준 및 설계지침은 다음과 같다.

(1) 도로교설계기준(한계상태설계법)-케이블교량편, 국토교통부, 2016 (2) 도로교설계기준(한계상태설계법)-일반교량편, 국토교통부, 2016 (3) 도로교설계기준, 국토해양부, 2010

(4) 장대교량용 케이블소재적용지침, 대한토목학회, 2014.

(5) 케이블강교량설계지침, 대한토목학회, 2006.

(6) 콘크리트구조기준, 국토해양부, 2012.

(7) 하중저항계수설계법에 의한 강구조설계기준, 국토해양부, 2009.

(8) 上部構造設計基準 同解說, 本州四國連絡橋公團, 1989. (활하중에 대해서는 1995년 개정판 의 내용을 따른다.)

(9)BS5400 : BSI(British Standards Institution)에서 발행한 Steel, concrete and composite bridges를 의미한다. 활하중과 관련된 조항은 1999년판 BSI 12를 따른다.

(10) AASHTO LRFD Bridge Design Specifications, AASHTO, 2014.

(11) Standard Specifications for Highway Bridges, 17th Edition, AASHTO, 2002.

(12) Eurocode EN1990 ~ EN1999, CEN, 2001 ~ 2007.

(13) Recommendations for Stay Cable Design, Testing and Installation, PTI, 1993.

(14) Acceptance of Stay Cable Systems using Prestressing Steels, FIB, 2005.

(15) Cable Stays : Recommendations of French interministerial commission on Prestressing, SETRA, 2002..1.2 관련 기준

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제2권 교량

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7.2 하중과 하중조합 7.2.1 하중의 종류

(1) 현수교의 포장, 연석, 방호울타리 등 2차 고정하중에 의한 응력이나 사장교 케이블의 초기긴 장력등은 2.8에 규정된 「프리스트레스힘」과는 다르다. 이는 고정하중에 대한 케이블교량의 설계형상 결정으로 인해 유발되는 하중이므로 고정하중으로 간주하는 것이 바람직하다.

이 설계기준에서 고려하는 하중은 다음과 같으며 각 하중의 정의는 “도설한케 제2장 하중과 하중조합”

의 내용을 따른다.

(1) 지속하중 ① 고정하중

(가) 구조부재와 비구조적 부착물의 중량(DC) (나) 포장과 설비의 고정하중(DW)

② 말뚝부 마찰력(DD)

③ 토압(수평토압 EH, 수직토압 EV, 상재토하중 ES) ④ 시공 중 발생하는 구속응력(EL)

⑤ 프리스트레스(PS)

⑥ 콘크리트 크리프 영향(CR) ⑦ 콘크리트 건조수축의 영향(SH) (2) 변동하중

① 활하중(차량활하중 LL, 보도하중 PL, 상재활하중 LS) ② 충격(IM)

③ 풍하중

(가) 구조물에 작용하는 풍하중(WS) (나) 차량에 작용하는 풍하중(WL) ④ 파랑하중(WP)

⑤ 온도변화의 영향(단면 평균온도 TU, 온도차 TG) ⑥ 지반변동 및 지점이동의 영향(GD, SD)

⑦ 정수압과 유수압(WA) ⑧ 케이블 교체(PS1) ⑨ 가설 시 하중(ER) ⑩ 마찰력(FR) ⑪ 기타 (3) 극단하중

① 지진의 영향(EQ)

② 충돌하중(차량충돌 CT, 선박충돌 CV, 설하중 및 빙하중 IC) ③ 케이블 파단(PS2)

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7.2.2 극한한계상태 하중조합

극한한계상태 하중조합은 주로 하나의 대표 변동하중을 중심으로 동반 하중들을 조합하여 구성하거나, 또는 대표 변동하중 없이 동반하중들만을 중심으로 구성하기도 한다. 이 설계 설계기준의 극한한계상태 하중조합은 하중조합 Ⅴ를 제외하고 모두 대표 하중을 중심으로 구성하였다. 극한한계상태 하중조합 Ⅰ의 대표하중은 차량 활하중, 하중조합 II는 특수차량, 하중조합 Ⅲ은 풍하중이다. 하중조합 Ⅳ는 고정하중을 대표하중으로 고려한 경우라 할 수 있다. 하중조합 Ⅵ은 파랑하중, 하중조합 Ⅶ은 케이블 교체하중이 대표하중이다.

7.2.3 극단상황한계상태 하중조합

극단상황한계상태 검토를 위해 다음 하중조합을 고려한다.

(1) 극단상황한계상태 하중조합 Ⅰ

설계수명 내 초과확률 8 ~ 10 % 지진의 지진하중을 고려하는 하중조합 (2) 극단상황한계상태 하중조합 Ⅱ

유빙하중, 선박 또는 차량의 충돌하중 및 감소된 활하중을 포함한 수리학적 사건에 관계된 하중조 합. 이 때 차량충돌하중 CT의 일부분인 활하중은 제외

(3) 극단상황한계상태 하중조합 Ⅲ 케이블 파단 검토를 위한 하중조합

극한한계상태 검토를 위해 다음 하중조합을 고려한다.

(1) 극한한계상태 하중조합 Ⅰ

일반적인 차량통행을 고려한 기본하중조합. 이 때 풍하중은 고려하지 않는다.

(2) 극한한계상태 하중조합 Ⅱ

발주자가 규정하는 특수차량이나 통행허가차량을 고려한 하중조합. 풍하중은 고려하지 않는다.

(3) 극한한계상태 하중조합 Ⅲ

거더 높이에서의 풍속 25 m/sec를 초과하는 설계 풍하중을 고려하는 하중조합이며, 파랑하중을 동반한다.

(4) 극한한계상태 하중조합 Ⅳ

활하중에 비하여 고정하중이 매우 큰 경우에 적용하는 하중조합 (5) 극한한계상태 하중조합 Ⅴ

차량 통행이 가능한 수준의 최대풍속과 일상적인 차량통행에 의한 하중효과를 고려한 하중조합 (6) 극한한계상태 하중조합 Ⅵ

파랑하중을 고려하는 하중조합이며, 풍하중을 동반한다.

(7) 극한한계상태 하중조합 Ⅶ 케이블 교체 검토를 위한 하중조합

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제2권 교량

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7.2.4 사용한계상태 하중조합

사용한계상태 검토를 위해 다음 하중조합을 고려한다.

(1) 사용한계상태 하중조합 Ⅰ

교량의 정상 운용 상태에서 발생 가능한 모든 하중의 표준값과 25 m/sec의 풍하중을 조합한 하 중조합이며, 교량의 설계수명 동안 발생확률이 매우 적은 하중조합. 이 하중조합은 철근콘크리트 의 사용성 검증에 사용할 수 있다.

(2) 사용한계상태 하중조합 Ⅱ

차량 활하중에 의한 강구조물 및 케이블부재의 항복과 마찰이음부의 미끄러짐을 고려한 하중조합 (3) 사용한계상태 하중조합 Ⅲ

부착된 PS 강재가 배치된 상부구조의 균열폭과 인장응력 크기를 검증하기 위한 하중조합 (4) 사용한계상태 하중조합 Ⅳ

부착된 PS 강재가 배치된 하부구조의 사용성 검증에 사용하는 하중조합 (5) 사용한계상태 하중조합 Ⅴ

설계수명 동안 항상 작용하는 고정하중과 수명의 약 50 % 기간 동안 지속하여 작용하는 하중들 을 조합한 하중조합

(6) 사용한계상태 하중조합 Ⅵ

설계수명 내 초과확률 63 % 지진의 지진하중을 고려하는 하중조합

7.2.5 피로한계상태 하중조합

7.2.6 하중의 계수와 조합

(1) 도설한케 2.6.3에서 규정되어 있는 피로설계트럭하중을 이용하여 반복적인 차량하중과 동적응답 에 의한 피로파괴를 검토하기 위한 하중조합

(1) 이 설계기준의 하중조합들에 적용되는 하중계수는 “도설케 표 2.4.1”을 참조한다. 각 하중조합에 서 모든 하중들은 적절한 하중계수와 다차로재하 계수에 의해 보정한다. 보정된 하중들은 조합하 고, 최종적으로 저항수정계수에 의해 보정한다.

(2) 하중계수들은 최대하중효과가 계산되도록 선정되어야 하며, 각 하중조합에서 정과 부의 극한상태 가 모두 검토되어야 한다. 한 하중이 다른 하중의 효과를 감소시키는 하중조합에서는 그러한 하중 에 최소하중계수를 적용해야 한다.

(3) 지속하중 적용 시에 표 2.4.2에 제시된 하중계수에서 큰 하중조합 효과를 주는 하중계수를 사용 해야 한다. 지속하중 영향이 구조물의 안정성이나 내하성능의 증가를 가져오는 경우에는 작은 하 중계수를 사용한다.

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7.2.7 가설하중에 대한 하중계수

(4) 극한한계상태 하중조합 Ⅲ을 적용하여 설계할 경우, 케이블교량의 설계를 위한 기본풍속은 해당지 역의 장기 풍속자료를 이용하여 설계수명 기간 동안 풍속의 최대치분포를 추정하는 과정을 통해 산정할 수 있다. 이 때 기본풍속은 설계수명 기간 동안의 비초과확률 37 %에 해당하는 풍속으로 설정하는 것으로 한다. 이 기본풍속을 토대로 풍하중을 산정하는 경우에 대하여 풍하중 계수는 1.7을 적용한다.

(5) 극한한계상태 하중조합 V과 사용한계상태 하중조합 Ⅰ은 교량상 차량통행이 가능한 풍속에 대하 여 차량과 차량통행제한풍속에 상당하는 풍하중을 조합하여 검토하는 것이다. 이 때, 풍하중계수 는 극한한계상태 하중조합 V는 1.7이며 사용한계상태 Ⅰ은 1.0을 적용한다.

(6) 사용한계상태 하중조합 Ⅳ는 설계풍속에 상당하는 풍하중에 대하여 0.6의 하중계수를 적용한다.

(7) TU, CR 및 SH하중에 대하여 제시된 두 가지 하중계수 중에서 큰 값은 변형량 계산에 적용하며, 나머지 모든 경우에는 작은 값을 적용한다.

(8) 온도차에 대한 하중계수 는 공사별 특별설계기준에 따른다. 그렇지 않은 경우 다음의 값을 사용할 수 있다.

- 극한한계상태와 극단상황한계상태 : 0.0 - 활하중이 고려되지 않는 사용한계상태 : 1.0 - 활하중이 고려되는 사용한계상태 : 0.5

(9) 침하에 대한 하중계수 는 공사별 특별설계기준에 따른다. 그렇지 않은 경우 1.0을 사용할 수 있다.

지점침하를 포함하는 하중조합의 경우, 지점침하를 제외한 경우에 대해서도 검토해야 한다.

(10) 극단상황한계상태 하중조합 Ⅰ에서 활하중에 대한 하중계수 는 공사별 특별설계기준에 따른다.

그렇지 않으면, 활하중 재하가 구조물의 안전성능에 증가를 가져오는 경우에는 0, 감소를 가져 오는 경우에는 0.5를 사용할 수 있다.

(1) 표 2.4.1에서 정의된 극한한계상태 하중조합 중, 적절한 하중조합에 대해 이 항목의 규정을 반영 하여 검토해야 한다.

(2) 시공 중의 극한한계상태 Ⅰ과 극한한계상태 Ⅲ에 대해 검토할 경우, 구조물과 부속물의 중량(DC 및 DW)에 대한 하중계수는 1.25 이상의 값을 택해야 한다.

(3) 발주자에 의해 특별히 제시되지 않는 경우에는 시공하중, 극한한계상태Ⅰ 하중조합에서 설비하중 그리고 동적 효과에 대한 하중계수는 1.5 이상의 값을 택해야 한다.

(4) 발주자에 의해 특별히 제시되지 않는 경우에는 시공 중에 작용하는 극한한계상태 Ⅲ 하중조합의 풍하중에 대한 하중계수는 1.25 이상의 값을 택해야 한다. 다른 시공하중에 대한 하중계수 또한 1.25 이상의 값을 택해야 한다.

(5) 발주자에 의해 특별히 제시되지 않는 경우에는 상부구조의 주요 강부재에 대해 강재 가설 완료 시 점을 기준으로 DC하중과 가설하중으로 이루어진 추가적인 하중조합에 대해 검토해야 한다. 이 추

(20)

제2권 교량

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7.2.8 인상력과 긴장력에 대한 하중계수

(1) 발주자에 의해 정하지 않았다면, 사용하는 설계인상력은 인상위치에 가장 가까운 지점에 발생하는 고정하중에 의한 반력의 1.3배보다 작아서는 안 된다.

(2) 인상작업 시 교통통제가 이루어지지 않은 경우에는 활하중계수를 곱한 활하중에 의한 반력을 포함 해야 한다.

(3) 포스트텐션의 정착부에 대한 설계력은 최대긴장력의 1.2배를 택한다.

7.3 콘크리트 구조

(1) 케이블교량에 사용되는 무근콘크리트, 철근콘크리트와 프리스트레스트 콘크리트 부재의 설계는 도 로교설계기준(한계상태설계법) 케이블교량편의 제3장 콘크리트구조의 최신편을 따른다.

(2) 도로교설계기준(한계상태설계법) 케이블교량편에서 참조하고 있는 콘크리트구조기준은 가장 최신 의 것으로 대체한다.

7.4 강구조

(1) 강재로 제작되어 장경간 케이블교량에 사용되는 보, 뼈대구조, 트러스, 아치, 케이블, 바닥판 및 연결부 등의 설계는 도로교설계기준(한계상태설계법) 케이블교량편 제4장 강구조의 최신편을 따 른다.

(2) 도로교설계기준(한계상태설계법) 케이블교량편이 참조하고 있는 강구조설계기준(하중저항계수설계 법)(2014)은 가장 최신의 강구조설계기준(하중저항계수설계법)으로 대체한다.

가적인 하중조합에 대해 DC하중과 가설하중 및 동적효과의 하중계수는 1.4 이상의 값을 택해야 한다.

(6) 풍하중에 대해서는 8장의 시공기준풍속을 적용하고 하중계수는 극한한계상태 III의 계수를 적용할 수 있다.

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7.5 케이블 구조

7.6 하부 구조

7.7 신축이음장치 및 받침

(1) 케이블로 지지되는 장대교량에 사용되는 신축이음과 받침 및 버퍼와 이동제한장치, 링크 슈, 타이 다운 등과 같이 케이블 교량에 적용되는 교량연결요소(articulation)의 설계는 도로교설계기준(한 계상태설계법) 케이블교량편 제7장 신축이음 및 받침의 최신편을 따른다.

7.8 내풍설계

(1) 케이블교량의 내풍설계는 도로교설계기준(한계상태설계법) 케이블교량편 제8장 내풍설계의 최신 편을 따른다.

7.9 내진설계

(1) 케이블교량의 내진설계는 KDS 24 17 12 교량내진 설계기준(케이블교량)의 최신편을 따른다.

(1) 케이블로 지지되는 장대교량에 사용되는 케이블 및 케이블 연결부재와 케이블의 정착에 적용되는 구성요소의 설계는 도로교설계기준(한계상태설계법) 케이블교량편 제5장 케이블 구조의 최신편을 따른다.

(1) 케이블교량의 하부구조의 설계는 도로교설계기준(한계상태설계법) 케이블교량편 제6장 하부 구조 의 최신편을 따른다.

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제2권 교량

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7.10 선박충돌

(1) 선박이 통행할 수 있는 수로에 위치하는 케이블교량의 선박충돌설계는 도로교설계기준(한계상태설 계법) 케이블교량편 제10장 선박충돌의 최신편을 따른다.

도 로 설 계 요 령

2020